Это решение вероятно станет первым в мире термоядерным реактором у которого "получится" удерживать плазму на постоянной основе. Одним из основных препятствий является успешное управление нестабильной и перегретой плазмой в реакторе, но новый подход показывает, как мы можем это сделать.
Металлурги Росатома начали изготовление реакторной установки для АЭС «Пакш-2» в Венгрии
По количеству выделяемой энергии эта реакция сопоставима с реакцией, используемой в ядерных реакторах с топливным циклом, использующем только природные изотопы урана 235U и 238U. Особенность применения ториевого топлива состоит в том, что в такой гибридной энерговыделяющей установке при прекращении поступления дополнительных нейтронов от внешнего источника ядерные реакции деления сразу же затухают. Таким образом, гибридные реакторы на ториевом топливе не способны к «саморазгону», что обеспечивает значительно большую безопасность ториевой энергетики. В настоящее время уже существуют различные проекты гибридных реакторов, в которых плазменным источником нейтронов служит токамак.
Альтернативой может стать использование в качестве источника дополнительных нейтронов длинной магнитной ловушки. О принципах работы длинной магнитной ловушки в качестве источника нейтронов рассказывает главный научный сотрудник ИЯФ СО РАН, доктор физико-математических наук профессор Андрей Аржанников: «На начальном этапе при помощи специальных плазменных пушек создается относительно холодная плазма, количество которой поддерживается дополнительной подпиткой газом из атомов тяжелого водорода — дейтерия. Инжекция в такую плазму нейтральных атомарных пучков с энергией частиц масштаба 100 кэВ обеспечивает образование в ней высокоэнергетичных ионов дейтерия и трития это тяжелые изотопы водорода , а также поддержание необходимой температуры.
Сталкиваясь друг с другом, ионы дейтерия и трития соединяются в ядро гелия, при этом происходит выделение высокоэнергетических нейтронов. Такие нейтроны беспрепятственно выходят через стенки вакуумной камеры, где магнитным полем удерживается плазма, и, поступая в область с ядерным топливом, после замедления поддерживают протекание реакции деления тяжелых ядер, которая служит основным источником выделяемой в гибридном реакторе энергии». По словам Андрея Аржанникова, энергия нейтронов настолько высока, что они пронизывают стенки камеры из нержавеющей стали и медную обмотку, которая обеспечивает необходимое магнитное поле в плазме.
Ожидается, что работы завершат в декабре 2025 года, тогда же произойдет и получение первой плазмы При этом эксперименты с плазмой начнутся не ранее 2035 года. В случае успеха, ITER положит начало использования человечеством нового экологически чистого и эффективного источника энергии. Он считается одной из самых сложных физических установок, которые когда-либо создавались человеком.
При любом использовании текстовых, аудио-, фото- и видеоматериалов ссылка на bgtrk. При полной или частичной перепечатке текстовых материалов в интернете гиперссылка на bgtrk. Для детей старше 16 лет.
Им удалось разогреть плазму в собственном термоядерном реакторе HL-2M Tokamak EAST , размещенном в городе Хэфэй, до 70 млн градусов и удержать ее при такой температуре чуть более 17 минут. Предыдущий рекорд составляет 6,5 минут, который установили французы на собственном токамаке в 2003 году. Собственный предыдущий рекорд китайских ученых составляет всего 20 секунд, но при температуре 160 млн градусов по Цельсию, так что по сравнению со старым рекордом это настоящий прорыв. Термоядерный реактор HL-2M, который ученые еще называют "искусственным солнцем", имеет тороидальную камеру с магнитными катушками, о чем также указывает его название Tokamak.
Компактный термоядерный реактор американского стартапа разогрел плазму до 37 млн °С
Наконец удалось получить плазменный разряд с температурой в 40 млн градусов по Цельсию, что вдвое выше температуры в центре Солнца. В России также проводятся исследования по удержанию плазменных разрядов при сверхвысоких температурах. Специалисты Национального исследовательского университета "МЭИ" запустили плазменную установку, которая позволит испытать облицовку камеры будущего термоядерного реактора.
Российские ученые сделали важный шаг в разработке будущего термоядерного реактора ДЕМО
| Поддерживаемый Биллом Гейтсом стартап по термоядерному синтезу превзошел температуру Солнца | Нестабильность плазмы, особенности переноса плазмы и потери из-за волн и турбулентности были серьезной проблемой для удержания плазмы в реакторах термоядерного синтеза. |
| Во Франции стартовала последняя фаза сборки крупнейшего в мире термоядерного реактора | Благодаря новому процессу — динамическому потоку через плазму, удалось преодолеть проблему кратковременности жизни плазмы, сообщает Physical Review Letters (PRL). |
| Глава российского агентства ИТЭР рассказал о планах по созданию демореактора | Плазменный физический реактор – сложное оборудование, обеспечивающее нормальное выполнение химической реакции. |
НИУ МЭИ запустил одну из мощнейших в мире плазменных установок для будущего реактора ИТЭР
Ядра водорода сталкиваются, образуют более тяжелые атомы гелия, а заодно высвобождают нейтроны и огромное количество энергии. Современная наука пришла к выводу, что при наименьшей исходной температуре наибольшее количество энергии производит реакция между изотопами водорода — дейтерием и тритием. Но для этого важны три условия: высокая температура порядка 150 млн градусов по Цельсию , высокая плотность плазмы и высокое время ее удержания. Дело в том, что создать такую колоссальную плотность, как у Солнца, нам не удастся. Остается только нагревать газ до состояния плазмы посредством сверхвысоких температур. Но ни один материал не способен вынести соприкосновения со столь горячей плазмой. Для этого академик Андрей Сахаров с подачи Олега Лаврентьева в 1950-е годы предложил использовать тороидальные в виде пустотелого бублика камеры с магнитным полем, которое удерживало бы плазму. Позже и термин придумали — токамак. Современные электростанции, сжигая ископаемое топливо, конвертируют механическую мощность кручения турбин, например в электричество. Токамаки будут использовать энергию синтеза, абсорбируемую в виде тепла стенками устройства, для нагрева и производства пара, который и будет крутить турбины.
Первый токамак в мире. Советский Т-1. И они успешно доказали, что человек может создать высокотемпературную плазму и удерживать ее некоторое время в стабильном состоянии. Но до промышленных образцов еще далеко. Монтаж Т-15. Первый можно вырабатывать на самом реакторе: высвобождающиеся во время синтеза нейтроны будут воздействовать на стенки реактора с примесями лития, из которого и появляется тритий. Запасов лития хватит на тысячи лет. В дейтерии тоже недостатка не будет — его в мире производят десятками тысяч тонн в год. Термоядерный реактор не производит выбросов парниковых газов, что характерно для ископаемого топлива.
А побочный продукт в виде гелия-4 — это безвредный инертный газ. К тому же термоядерные реакторы безопасны. При любой катастрофе термоядерная реакция попросту прекратится без каких-либо серьезных последствий для окружающей среды или персонала, так как нечему будет поддерживать реакцию синтеза: уж слишком тепличные условия ей необходимы. Однако есть у термоядерных реакторов и недостатки. Прежде всего это банальная сложность запуска самоподдерживающейся реакции. Ей нужен глубокий вакуум. Сложные системы магнитного удержания требуют огромных сверхпроводящих магнитных катушек. И не стоит забывать о радиации. Несмотря на некоторые стереотипы о безвредности термоядерных реакторов, бомбардировку их окружения нейтронами, образующимися во время синтеза, не отменить.
Эта бомбардировка приводит к радиации. А потому обслуживание реактора необходимо проводить удаленно. Забегая вперед, скажем, что после запуска непосредственным обслуживанием токамака ITER будут заниматься роботы. К тому же радиоактивный тритий может быть опасен при попадании в организм.
В основу своего подхода физики положили известный Z-пинча, который вместо сложных и дорогих магнитных катушек использует для фиксации плазмы электромагнитное поле, возникающее внутри нее самой. Сильные токи, проходя через жгуты плазмы, нагревают и сжимают ее. Однако специалистам Zap Energy удалось подобрать решение этой проблемы нестабильности методом сглаживания потоков плазмы. Постепенно они увеличивали силу тока и оптимизировали соотношение температуры, плотности и продолжительности Z-пинча для получения стабильной и производительной термоядерной плазмы.
Просмотры Источник фото — rscf. Снизить издержки переработки такого сырья можно за счет использования плазменных реакторов, в которых химические реакции осуществляются с участием низкотемпературной плазмы. Такие реакторы не требуют использования водорода и дорогостоящих катализаторов и при этом позволяют получать в качестве побочных продуктов ценные вещества. Например, при плазменном пиролизе нефти под воздействием электрических разрядов образуются радикалы и ионы, которые возбуждают молекулы органических соединений.
Также планируем исследовать углеродные наноструктуры для использования их в качестве катализаторов и адсорбентов», — подчеркнул руководитель проекта, ведущий научный сотрудник НГТУ Евгений Титов.
Российские учёные разработали новый материал для термоядерного реактора
И теперь путь к получению эликсира здоровья и молодости -открыт! Член Союза писателей России. Специалист в области разработки и проведения комплексного корпоративного обучения.
Термоядерный реактор HL-2M, который ученые еще называют "искусственным солнцем", имеет тороидальную камеру с магнитными катушками, о чем также указывает его название Tokamak. Катушки реактора могут генерировать очень сильное комбинированное магнитное поле, что и позволяет так долго удерживать разогретую плазму. В результате нагрева материала в камере реактора до очень высокой температуры, он превращается в плазму, при этом от атомов вещества начинают отделяться электроны. Далее электроны, представляющие собой свободно движущиеся заряженные частицы, удерживаются сильным магнитным полем.
Им удалось разогреть плазму в собственном термоядерном реакторе HL-2M Tokamak EAST , размещенном в городе Хэфэй, до 70 млн градусов и удержать ее при такой температуре чуть более 17 минут. Предыдущий рекорд составляет 6,5 минут, который установили французы на собственном токамаке в 2003 году. Собственный предыдущий рекорд китайских ученых составляет всего 20 секунд, но при температуре 160 млн градусов по Цельсию, так что по сравнению со старым рекордом это настоящий прорыв. Термоядерный реактор HL-2M, который ученые еще называют "искусственным солнцем", имеет тороидальную камеру с магнитными катушками, о чем также указывает его название Tokamak.
Сейчас всё внимание приковано к международному проекту ITER Международный экспериментальный термоядерный реактор. Россия получила ценный опыт при разработке отдельных элементов проекта. С учетом него сейчас проектируется установка ТРТ токамак с реакторными технологиями », — рассказал специалист. По его словам, помимо уже полученных навыков там будут отрабатываться новые технологии, необходимые для создания реактора, которых еще нет в ITER. Например, там будут использоваться высокотемпературные сверхпроводники, которые пока нигде не применялись.
🤖 В Верхней Пышме готовят к запуску плазменный реактор
Эти нейтроны глубоко проникают в топливную сборку бланкет ядерного реактора и попадают на графитовые блоки, где при рассеянии на ядрах углерода происходит их торможение. Замедленные нейтроны хорошо поглощаются ядерным топливом и поддерживают необходимый уровень количества делящихся ядер в единицу времени. Выделившаяся в виде тепла энергия разлетающихся фрагментов ядра, делящегося при поглощении нейтрона, снимается потоками газообразного гелия, который под высоким давлением прокачивается через цилиндрические каналы в топливной сборке. Топливо также размещается в специальных каналах, для этого оно заключено в специальные цилиндрические графитовые стержни. Эти стержни заполняются покрытыми защитным слоем из карбида кремния микрокапсулами, содержащими торий и небольшой процент энергетического или оружейного плутония. Плутоний, оружейный или энергетический, делится тепловыми нейтронами и позволяет поддерживать в размножающей системе цепную реакцию деления.
Через некоторое время после "старта" ядра плутония выгорят, а в системе установится режим, в котором скорость наработки ядер урана-233 станет равна скорости выгорания этих ядер. Размножающая система станет самодостаточной». При этом стартовый состав ядерного топлива выбран так, что в течение всего периода работы размножающие характеристики реактора позволят эксплуатировать его на проектном уровне мощности при соблюдении всех требований безопасности. Сейчас ученые также рассматривают возможность создания на реакторной площадке ТПУ экспериментального стенда, который будет состоять из ториевой топливной сборки и нейтронного источника на основе инженерно-технических решений, уже реализованных на открытых ловушках ИЯФ СО РАН.
Получить деньги, их распилить, а найдут ли материал на эту первую стенку, это вопрос из вопросов. Нужен прорыв гигантский, а его нет», - отмечает ученый. Минфин не нашел денег на проект Росатома «Прорыв» При этом Кузнецов заметил, что в науке есть более насущные проблемы, на которые кабмин мог бы выделить деньги.
Уже уходят в мир иной те, кто был обладателем уникальных знаний, и, к сожалению, эти знания теряются. А проблем, связанных с атомной энергетикой и энергетикой будущего, становится только больше. Например, ядерная релятивистская энергетика — то, в чем наша страна имеет патенты, первые эксперименты у нас были проведены еще в 1985 году, но из-за недостатка финансирования с тех пор воз и ныне там. Америка и Япония уже идут вперед в этом направлении и грозятся перехватить у нас пальму первенства. А что это такое? Сочетание ускорителя протонов и ядерного реактора. С этой системой просто не может быть аварий типа Чернобыльской и Фукусимской, потому что реактор не сможет разогнаться до той скорости, чтобы произошли аварии с гигантским выбросом радиации.
Но Росатому заниматься такими технологиями невыгодно. Зачем это делать, когда есть деньги, за которые ты практически не отвечаешь?
Ключевую проблему плазменных двигателей решили с помощью нестабильности плазмы. Читайте «Хайтек» в Исследователи из университета Тохоку и Австралийского национального университета обнаружили, что спонтанно возбуждаемые плазменные волны вызывали перенос намагниченных электронов, который может решить проблему «отрыва плазмы» в двигателях с магнитным соплом. В радиочастотных двигателях с магнитным соплом последнее направляет и ускоряет плазму, позволяя космическим кораблям создавать тягу. Технология, использующая электрическую тягу, демонстрирует большой потенциал для открытия новой эры космических путешествий. Однако дальнейшему развитию мешала так называемая проблема «отрыва плазмы», объясняют ученые.
Иллюстрация работы плазменного двигателя с магнитным соплом.
Примером этой реакции служит Солнце, в недрах которого водород превращается в гелий и ряд тяжелых элементов. Однако поскольку термоядерная плазма состоит из двух компонентов, ядер и электронов, которые отличаются по массе, они нагреваются и остывают с разной скоростью. Быстрое охлаждение электронов может воспрепятствовать нагреву плазмы. Что умеют программные роботы Стартап Zap Energy был основан как раз для решения проблемы преждевременного охлаждения электронов.
В основу своего подхода физики положили известный Z-пинча, который вместо сложных и дорогих магнитных катушек использует для фиксации плазмы электромагнитное поле, возникающее внутри нее самой. Сильные токи, проходя через жгуты плазмы, нагревают и сжимают ее.
Прорыв в физике: ИИ успешно управляет плазмой в эксперименте по ядерному синтезу
Подобный термоядерный реактор должен помочь заменить атомные электростанции и работать на безопасном и доступном топливе – дейтерии и тритии. Плазменный двигатель — разновидность электрического ракетного двигателя (ЭРД), расходуемое вещество которого получает ускорение в состоянии плазмы. В 2021 году на японском реакторе произошло короткое замыкание в катушке сверхпроводящего магнита.
Термоядерный реактор KSTAR смог удержать раскалённую плазму в течение 30 секунд
Плазменный двигатель — разновидность электрического ракетного двигателя (ЭРД), расходуемое вещество которого получает ускорение в состоянии плазмы. Катушка полоидального поля нужна для удержания плазмы в термоядерном реакторе ИТЭР. Термоядерный реактор ИТЭР возводят уже несколько десятков лет недалеко от Марселя. Строительство первого в мире международного термоядерного реактора вышло на новый этап. В принципе и не хотел делать это Разоблачение Но когда увидел сколько людей на форумах думают что Хлорка которая возникает в результате электролиза соли в. НИУ "МЭИ" также исследует методы охлаждения при длительной эксплуатации компонентов будущего экспериментального реактора, расположенных внутри камеры, уточнили в вузе.
Как учёные «ловят плазму»? О перспективах ядерной энергетики репортаж из ИЯФ СО РАН
Наконец удалось получить плазменный разряд с температурой в 40 млн градусов по Цельсию, что вдвое выше температуры в центре Солнца. Нестабильность плазмы, особенности переноса плазмы и потери из-за волн и турбулентности были серьезной проблемой для удержания плазмы в реакторах термоядерного синтеза. Им удалось разогреть плазму в собственном термоядерном реакторе HL-2M Tokamak (EAST), размещенном в городе Хэфэй.
Прорыв в физике: ИИ успешно управляет плазмой в эксперименте по ядерному синтезу
Об этом в понедельник сообщили ТАСС в пресс-службе вуза. Она стала первой подобной установкой в РФ и является одной из 10 наиболее мощных в мире. Использование установки позволит испытать прототипы теплозащитной облицовки камеры для будущего термоядерного реактора ИТЭР, которые создаются в России», - сказали ТАСС в университете.
Санкт-Петербургский физтех - признанный авторитет в методах высокочастотного нагрева плазмы… Список можно продолжать. И сказанное в полной мере относится не только к институтам РАН, но и к организациям НИЦ "Курчатовский институт", к вовлеченным в проект университетам. Какие риски здесь можно и должно прогнозировать с учетом нарастающих антироссийских санкций? Виктор Ильгисонис: Вопрос о пользе нашего участия задают уже лет пятнадцать - с того момента, как проект стартовал. Очевидная и главная польза - это ожидаемое появление в мире уникального экспериментального устройства, создание которого оказалось непосильным ни для одной страны. Причем не только в денежном или техническом плане, но и в интеллектуальном.
А практическая польза - это освоение здесь, на родине, новых технологий и производства высочайшего качества. ИТЭР - это легитимная возможность "приземлить" у себя дома современные, в том числе уникальные зарубежные технологии, в создание которых вложились ведущие мировые разработчики. Мы получаем законное право использовать их в национальных целях. Сегодня ИТЭР - реальный драйвер технологического развития. И я искренне рад, что мировое термоядерное сообщество оказалось способным отделить решение глобальной задачи человечества от сиюминутной политической риторики. Когда говорят о термоядерных исследованиях и пытаются объяснить назначение сложнейших систем того же ИТЭР, приводят для сравнения процессы внутри Солнца и других звезд. Заголовок в газете "Солнце в морозильнике" - это не сильное преувеличение к тому, что всем миром строят и обещают показать во французском Кадараше? Виктор Ильгисонис: Имеется в виду, полагаю, сравнение температур горячей плазмы внутри токамака и сверхпроводника в его магнитной системе?
Если так, то это образное сравнение серьезно не дотягивает до итэровских реалий: плазма ИТЭРа должна быть в десять раз горячее солнечного ядра, а температура в его криостате - в тридцать раз ниже, чем в морозильнике! А в космосе, если сумеем "приручить" термояд, он какие открывает для человека возможности? Виктор Ильгисонис: Здесь вы, что называется, бьете в самую точку. Я уверен, что истинное место термояда - как раз в космосе. Просто его там будет легче осуществить! Нам не понадобятся ни громоздкие вакуумные камеры со сложной системой откачки, ни дорогостоящий криостат со всеми сопутствующими системами. Да, придется несколько отойти от привычных для Земли схем, понадобятся идеи и эксперименты, но это будет совершенно новый уровень энергооснащения наших космических аппаратов. Судите сами, сегодня на МКС потребителям доступны лишь несколько десятков киловатт мощности, которых, конечно же, недостаточно для серьезной работы на орбите и тем более для межпланетных полетов.
Это вызовет в свою очередь, перегрев горячей стенки, её повышенный износ испарение и радиационное распыление и образование новых порций пыли. Дивертор ITER состоит из пяти мишеней с щелями между ними. Металлическая пыль скатывается с пологих поверхностей мишеней и попадает в щели. Оттуда ей очень трудно вновь попасть в плазменный шнур. Дивертор выполнен из 54 кассет [25] , общим весом 700 т.
Корпус кассеты — высокопрочная нержавеющая сталь. По мере износа кассеты будут демонтироваться, и на их место устанавливаться другие. Мало какой материал способен длительно срок службы токамака 20 лет выдерживать такой нагрев. На начальных стадиях проектирования токамака планировалось выполнить мишени из углеродного композита, армированного углеродным волокном англ. Система охлаждения дивертора будет работать в околокипящем режиме.
Суть этого режима такова: теплоноситель дистиллированная вода начинает закипать, но ещё не кипит. Микроскопические пузырьки пара способствуют интенсивной конвекции, поэтому этот режим позволяет отводить от нагретых деталей наибольшее количество тепла. Однако есть и опасность — если теплоноситель всё-таки закипит, пузырьки пара увеличатся в размерах, резко снизив теплоотвод. Для контроля за состоянием теплоносителя на ITER установлены акустические датчики. По шуму, который создают пузырьки в трубопроводах, будет оцениваться режим, в котором находится теплоноситель.
Системы нагрева плазмы[ править править код ] Для того, чтобы ядра трития вступили в реакцию слияния с ядрами дейтерия, они должны преодолеть взаимное электростатическое отталкивание — кулоновский барьер. При такой высокой температуре кинетическая энергия ядер становится достаточной, чтобы кулоновский барьер был преодолён и термоядерная реакция «зажглась». После зажигания термоядерной реакции предполагается, что можно будет выключить внешние нагреватели плазмы или снизить их мощность. Ожидается, что термоядерная реакция станет самоподдерживающейся. Кроме того, можно задействовать для нагрева плазмы еще и центральный соленоид.
Поднимая напряжение в соленоиде от нуля до 30 кВ, можно индуцировать в короткозамкнутом плазменном витке электрический ток. За счет омического нагрева выделяется дополнительное тепло. Такой способ нагрева называется индукционным. Electron Cyclotron Resonance Heating разогревает электроны плазменного шнура, а также используется для отвода тепла в определённых местах в плазме в качестве механизма минимизации нарастания определённых неустойчивостей, приводящих к охлаждению плазмы. Она выполняет роль «стартера» плазмы в начале выстрела, разогревая нейтральный газ, заполняющий вакуумную камеру.
В качестве источников энергии применены гиротроны , каждый мощностью 1 МВт, рабочей частотой 170 ГГц и длительностью импульса более 500 с. Всего гиротронов 24. Они расположены в Здании радиочастотного нагрева и передают свою энергию по волноводам, длина которых составляет 160 м. Производством гиротронов заняты Япония, Россия, Европа и Индия.
Установка экологична — выделяемые при сжигании вредные газы под воздействием высоких температур разлагаются на безвредные составляющие. Минприроды и Минпрому поручено проработать вопрос по установке агрегата в медучреждениях для утилизации медицинских отходов, а в дальнейшем провести испытания по переработке бытового мусора.
Металлурги Росатома начали изготовление реакторной установки для АЭС «Пакш-2» в Венгрии
| В плазменном фокусе: «Росатом» и МИФИ разработали термоядерный мини-реактор | По сути, Plasma Liner Experiment – это реактор, включающий в себя 36 плазменных «пушек», окружающих сферическую камеру. |
| НИУ МЭИ запустил одну из мощнейших в мире плазменных установок для будущего реактора ИТЭР | Измерения температуры электронов в плазме реактора FuZe показали, что она находится на том же высоком уровне, что и температура ядер. |
| Проблема термоядерного реактора оказалась преимуществом для плазменного двигателя | Почти год назад корейский термоядерный реактор KSTAR побил рекорд температуры удерживаемой плазмы. |
| Эра термоядерного синтеза | Но количество выработанной энергии зависит от того, насколько стабильной будет плазма в реакторе. |
Самая грандиозная научная стройка современности. Как во Франции строят термоядерный реактор ITER
| Прорыв в физике: ИИ успешно управляет плазмой в эксперименте по ядерному синтезу | Специалисты Национального исследовательского университета «МЭИ» запустили плазменную установку, которая позволит испытать облицовку камеры будущего термоядерного реактора. |
| Как учёные «ловят плазму»? О перспективах ядерной энергетики репортаж из ИЯФ СО РАН | Они создают магнитное поле вокруг плазменного тора индукцией 11,8 Тл и запасают энергию 41 гигаджоулей. |
НИУ МЭИ запустил одну из мощнейших в мире плазменных установок для будущего реактора ИТЭР
Измерения температуры электронов в плазме реактора FuZe показали, что она находится на том же высоком уровне, что и температура ядер. Сварка защитной оболочки плазменного реактора установки плазменной газификации ПЛАЗАРИУМ MGS-100. В комплексе термоядерного синтеза NIF обнаружили аномальные энергии ионов плазмы. Они создают магнитное поле вокруг плазменного тора индукцией 11,8 Тл и запасают энергию 41 гигаджоулей.